CN210595462U - 一种双室人工快速渗滤污水净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：包括进水箱、人工快速渗滤一室、人工快速渗滤二室以及出水箱，进水箱通过管道与人工快速渗滤一室的底部相连通，出水箱通过管道与人工快速渗滤二室的底部相连通；人工快速渗滤一室自下而上依次设置碎石区一、填料区一、碎石区二、集水区，人工快速渗滤二室自上而下依次设置布水区、碎石区三、填料区二、填料区三、碎石区四，且集水区和布水区之间相连通。该系统有效解决了传统人工快速渗滤污水净化系统脱氮除磷效率低的问题，具有占地面积小、工艺流程简、处理效果好、运行能耗低等优点，可进一步丰富和发展污水处理工艺的类型，为污水处理领域提供一种新的选择，值得业内推广。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种双室人工快速渗滤污水净化系统。
背景技术
作为一类生态友好的污水处理技术，人工快速渗滤污水净化系统近年来在国内外水处理领域受到了较大的关注。该技术与传统土壤渗滤系统不同，它采用渗滤性能较好的天然或人工填料代替土壤进行填充，可取得更高的水力负荷。该技术主要依靠填料的吸附、截留以及微生物的降解等途径实现污染物的去除，在城镇生活污水、农业养殖废水、受污染河流水的处理上均有应用，基建和运行成本均较低，具有广阔的市场前景。
但是，人工快速渗滤污水净化系统内的污水流态属于典型的推流式，随着有机物的逐级降解，进入系统后端的污水由于有机碳源缺乏，无法满足异养反硝化菌的需要，导致系统虽然能取得较好的氨氮去除效果，但总氮去除率仅有10％～30％左右。另外，由于传统人工快速渗滤污水净化系统一般采用自上而下的进水方式，污水中的磷素污染物主要依靠吸附和化学沉淀作用去除，而难以通过聚磷菌的厌氧释磷和好氧吸磷途径去除，因而总磷的去除率也较低，通常不足50％。由于脱氮除磷效果较差，污水难以达标排放，严重限制了人工快速渗滤污水净化系统的进一步发展。目前，生物脱氮除磷的主流工艺包括A2/O工艺、倒置A2/O工艺、改良Bardenpho工艺、UCT工艺、改良UCT工艺等，这些工艺通常设置多个曝气池、缺氧池、厌氧池、沉淀池，占地面积较大，工艺流程较为复杂，同时还需要对污泥及混合液进行不同程度的回流，对产生的剩余污泥进行处理，能耗相对较高，且这些工艺多以活性污泥法为基础研发的，并不适用于人工快速渗滤污水净化系统。
因此，如果能有效解决人工快速渗滤污水净化系统脱氮除磷效率低的问题，同时进一步减小其占地面积、简化其工艺流程、优化其处理效果、降低其运行能耗，便可为人工快速渗滤污水净化系统的进一步推广应用提供支撑，同时可进一步丰富和发展污水处理工艺的类型，为污水处理领域提供一种新的选择，具有重要的现实意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种占地面积小、工艺流程简、处理效果好、运行能耗低的双室人工快速渗滤污水净化系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种双室人工快速渗滤污水净化系统，包括进水箱、人工快速渗滤一室、人工快速渗滤二室以及出水箱，所述进水箱通过管道与人工快速渗滤一室的底部相连通，所述出水箱通过管道与人工快速渗滤二室的底部相连通；
所述人工快速渗滤一室自下而上依次设置碎石区一、填料区一、碎石区二、集水区，所述人工快速渗滤二室自上而下依次设置布水区、碎石区三、填料区二、填料区三、碎石区四，且所述集水区和布水区之间相连通；
待处理污水从进水箱通过管道依次进入碎石区一、填料区一、碎石区二、集水区，再由集水区依次进入布水区、碎石区三、填料区二、填料区三、碎石区四，最后通过管道流入出水箱。
优选地，所述碎石区一、填料区一、碎石区二和集水区的体积比为1：(15～25)：1：(6～10)。
优选地，所述碎石区一、碎石区二均采用粒径为10～25mm的碎石进行填充，所述填料区一采用粒径为0.1～0.2mm的细河砂填充，所述集水区不做任何填充。
优选地，所述布水区、碎石区三、填料区二、填料区三、碎石区四的体积比为(6～10)：1：(7.5～12.5)：(7.5～12.5)：1。
优选地，所述布水区不做任何填充，所述碎石区三、碎石区四均采用粒径为5～10mm的碎石进行填充，所述填料区二采用粒径分别为0.5～1.0mm、1.0～2.0mm的粗河砂、陶粒混合均匀后进行填充，所述填料区三采用粒径分别为0.1～0.2mm、0.5～100μm的细河砂、铁粉混合均匀后进行填充。
优选地，所述填料区二内放置若干条蚯蚓，所述碎石区三与填料区二之间设置有筛网，填料区二与填料区三之间设置有滤布一，以防止蚯蚓从填料区二进入碎石区三或填料区三。
优选地，所述人工快速渗滤一室、人工快速渗滤二室并立设置，人工快速渗滤一室的集水区和人工快速渗滤二室的布水区之间设置出水口一，所述人工快速渗滤二室的布水区设置有喷洒器，所述出水口一与喷洒器之间通过管道连通，连通的管道上连接有电磁阀，电磁阀上连接有继电器。
优选地，所述人工快速渗滤一室底部设置有进水口，所述进水箱通过管道与进水口相连通，连通的管道上连接有计量泵。
优选地，所述人工快速渗滤二室底部设置有出水口二，所述出水口二通过管道与出水箱相连通。
优选地，所述碎石区四与出水口二之间设置有滤布二，防止滤料随水流出。
本实用新型提供的一种双室人工快速渗滤污水净化系统，具有以下有益效果：
(1)占地面积小：采用双室结构，通过在人工快速渗滤一室创造厌氧环境，在人工快速渗滤二室创造好氧环境和缺氧环境，在同一个系统内实现不同的氧环境分区，区与区之间紧密相连，结构紧凑，占地面积小。
(2)工艺流程简：人工快速渗滤系统是典型的固定床生物膜体系，进水、反应、出水流程十分简洁，故障频率低，对管理人员的专业性要求不高，运行管理方便。
(3)处理效果好：通过构建人工快速渗滤一室和人工快速渗滤二室，分别为不同功能的菌群提供适宜的氧环境条件和营养条件，其中人工快速渗滤一室采用上行流进水方式，可为厌氧菌提供良好的生存空间，人工快速渗滤二室的填料区二利用独特的布水方式，更进一步借助蚯蚓攀爬作用，可为好氧菌提供良好的生存空间，人工快速渗滤二室的填料区三则可为反硝化菌提供良好的生存空间，铁粉的加入可进一步促进对污水中磷素污染物的吸附，从而实现有机物、氮、磷的高效去除，污水净化效果好。
(4)运行能耗低：人工快速渗滤一室和人工快速渗滤二室在运行过程中无活性污泥的产生，无需进行剩余活性排放，节约处理成本。其次，人工快速渗滤二室采用喷洒器进水，布水方式采用进水、落干交替进行，同时巧妙利用蚯蚓在填料区二内的攀爬作用，实现高效自然复氧，无需额外进行人工曝气，节省曝气能耗；此外，填料区三中的反硝化菌可利用从填料区二流出的污水中的有机物和亚硝酸盐氮、硝酸盐氮进行反硝化反应，使之转化为气态氮而脱除，无需额外投加有机物，节省了碳源消耗。
附图说明
图1是本实用新型双室人工快速渗滤污水净化系统的结构示意图。
附图标记说明：1、进水箱；2、计量泵；3、人工快速渗滤一室；4、进水口；5、碎石区一；6、填料区一；7、碎石区二；8、集水区；9、出水口一；10、人工快速渗滤二室；11、喷洒器；12、电磁阀；13、继电器；14、布水区；15、碎石区三；16、筛网；17、填料区二；18、滤布一；19、填料区三；20、碎石区四；21、滤布二；22、出水口二；23、出水箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：
如图1所示，本实用新型的双室人工快速渗滤污水净化系统，包括进水箱1、人工快速渗滤一室3、人工快速渗滤二室10以及出水箱23。
人工快速渗滤一室3、人工快速渗滤二室10并立设置。人工快速渗滤一室3底部设置有进水口4，进水箱1通过管道与进水口4相连通，连通的管道上连接有计量泵2。人工快速渗滤二室10底部设置有出水口二22，出水口二22通过管道与出水箱23相连通。
人工快速渗滤一室3自下而上依次设置碎石区一5、填料区一6、碎石区二7、集水区8；人工快速渗滤二室10自上而下依次设置布水区14、碎石区三15、填料区二17、填料区三19、碎石区四20。人工快速渗滤一室3的集水区8和人工快速渗滤二室10的布水区14之间设置出水口一9，人工快速渗滤二室10的布水区14设置有喷洒器11，出水口一9与喷洒器11之间通过管道连通，连通的管道上连接有电磁阀12，电磁阀12上连接有继电器13，用于控制电磁阀12的开或关。出水口一9的水平位置高度比碎石区二7高15～30cm。值得说明的是，在本实施例中是由一个人工快速渗滤池直接隔离成双室结构。但在实际操作过程中，可分别制作两个人工快速渗滤池，再并立放置也可，或者两室之间根据实际需求间隔一定距离，再通过管道进行连通。本领域技术人员可以根据实际需求进行灵活的调整。但采用本实施例中直接一池隔离双室，整体放置更为方便，且可较少制作原料，节约成本。
人工快速渗滤一室3中，碎石区一5、填料区一6、碎石区二7和集水区8的体积比为1：(15～25)：1：(6～10)。碎石区一5、碎石区二7均采用粒径为10～25mm的碎石进行填充，填料区一6采用粒径为0.1～0.2mm的细河砂填充，集水区8不做任何填充。
人工快速渗滤二室10中，布水区14、碎石区三15、填料区二17、填料区三19、碎石区四20的体积比为(6～10)：1：(7.5～12.5)：(7.5～12.5)：1。布水区14不做任何填充，碎石区三15、碎石区四20均采用粒径为5～10mm的碎石进行填充，填料区二17采用粒径分别为0.5～1.0mm、1.0～2.0mm的粗河砂、陶粒按照质量比1：(3～6)混合均匀后进行填充，填料区三19采用粒径分别为0.1～0.2mm、0.5～100μm的细河砂、铁粉按照质量比(10～20)：1混合均匀后进行填充。值得一提的是，本实用新型保护的是双室人工快速渗滤污水净化系统的结构本身，对填料的种类和填充质量比也并无特殊的限制，采用本实施例中的填料可达到更优的效果。
填料区二17内放置若干条蚯蚓，碎石区三15与填料区二17之间设置有筛网16，填料区二17与填料区三19之间设置有滤布一18，以防止蚯蚓从填料区二17进入碎石区三15或填料区三19。所述碎石区四20与出水口二22之间还设置有滤布二21，防止滤料随水流出。
需要说明的是，筛网16和滤布一18的作用是放置蚯蚓进入其他区域，而滤布二21的作用是防止滤料随水流出，因此在达到上述目的的前提下，对筛网16和滤布的选择并无特殊的限制。在本实施例中，筛网16孔径为1～2mm；滤布一18设置1～3层，单位质量为100g/m2；滤布二21设置1～3层，单位质量为300g/m2。更进一步的，投放蚯蚓作为优选的实施例，蚯蚓的作用是通过其自身的攀爬活动对填料区二17的填料进行疏通，改善氧环境，进一步增加填料区二17的溶解氧含量，因此蚯蚓的种类和数量也并无特殊的限制，在本实施例中，蚯蚓采用大平二号蚯蚓、北星二号蚯蚓、北京条纹蚓的一种或几种的组合，投放密度为3～10g/dm3。
以下对本实用新型的双室人工快速渗滤污水净化系统的工艺步骤以及原理进行详细的说明，以进一步展示本实用新型的优点：
工艺步骤：
(1)待处理污水储存在进水箱1内，通过计量泵2的作用，从人工快速渗滤一室3底部的进水口4泵入污水，水力负荷为0.8～1.5m/d，污水自下而上依次进入碎石区一5、填料区一6、碎石区二7、集水区8，集水区8的出水从出水口一9进入人工快速渗滤二室10。
(2)人工快速渗滤二室10的布水区14内设有喷洒器11，出水口一9和喷洒器11连接的管道上设有电磁阀12，电磁阀12上设置有继电器13，用于控制电磁阀12的开或关。本实用新型采用的布水方式为进水、落干交替进行，具体方式为：打开电磁阀12，进水10～60min，再关闭电磁阀12，落干10～60min，循环此操作。
(3)从喷洒器11出来的污水自上而下依次进入人工快速渗滤二室10的碎石区三15、填料区二17、填料区三19、碎石区四20，再从人工快速渗滤二室10底部的出水口二22沿管道进入出水箱23。
原理说明：
待处理污水从人工快速渗滤一室3底部的进水口4泵入，出水口一9的水平位置高度比碎石区二7高出15～30cm，因而人工快速渗滤一室3内一直处于淹水状态，具有较好的厌氧环境，在厌氧条件下，部分有机物可被厌氧分解，同时聚磷菌可进行释磷反应。
待处理污水进入人工快速渗滤二室10的填料区二17后，由于填料区二17内具有较好的好氧环境，使得污水中的氨氮在硝化菌的作用下，氧化分解为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，同时聚磷菌在好氧条件下进行吸磷反应，实现磷素污染物的去除。使填料区二17形成良好的好氧环境的原因如下：①由于布水区14采用喷洒器11布水，可有效增加污水中的溶解氧含量；②采用的布水方式为进水、落干交替进行，落干期间空气中的氧气可进入填料区二17内，实现有效复氧；③填料区二17采用粒径相对较大的填料进行填充，有利于自然复氧，同时蚯蚓通过自身的攀爬活动对填料区二17的填料进行疏通，可有效改善氧环境，进一步增加填料区二17的溶解氧含量。
待处理污水进入人工快速渗滤二室10的填料区三19后，由于填料区三19位于填料区二17之下，且采用粒径较小的细河砂、铁粉进行填充，复氧效率较低，形成良好的缺氧环境。在缺氧条件下，反硝化菌利用从填料区二17流出的污水中的有机物和亚硝酸盐氮、硝酸盐氮进行反硝化反应，使之转化为气态氮而脱除，在实现有机物去除的同时，实现高效脱氮。同时，填料区三19中掺杂的铁粉可对污水中残余的磷素污染物进行吸附，使出水中的磷素污染物进一步减少。
以下通过实施案例对本实用新型的效果进行进一步的展示：
实施案例
采用成都某高校学生公寓的生活污水作为处理对象，具体水质指标如下：CODcr浓度为208.5～291.1mg/L，BOD5浓度为150.5～246.2mg/L，NH3-H浓度为28.4～43.9mg/L，TN浓度为35.8～54.3mg/L，TP浓度为2.8～4.4mg/L，pH值为6.8～7.8，进水前先滤出污水中的粗大悬浮物。
本实施案例中，人工快速渗滤一室3内碎石区一5、填料区一6、碎石区二7、集水区8的体积比为1：20：1：8。碎石区一5、碎石区二7均采用粒径为10～25mm的碎石进行填充。填料区一6采用粒径为0.1～0.2mm的细河砂填充。集水区8不做任何填充。
人工快速渗滤二室10内布水区14、碎石区三15、填料区二17、填料区三19、碎石区四20的体积比为8：1：10：10：1。布水区14不做任何填充。碎石区三15、碎石区四20均采用粒径为5～10mm的碎石进行填充。填料区二17采用粒径分别为0.5～1.0mm、1.0～2.0mm的粗河砂、陶粒按照质量比1：5混合均匀后填充。填料区三19采用粒径分别为0.1～0.2mm、0.5～100μm的细河砂、铁粉按照质量比15：1混合均匀后填充。
填料区二17内投放的蚯蚓采用大平二号蚯蚓，投放密度为7g/dm3。碎石区三15与填料区二17之间设置有孔径为1mm的筛网16，填料区二17与填料区三19之间设置有2层单位质量为100g/m2的滤布一18。碎石区四20与出水口二22之间设置有2层单位质量为300g/m2的滤布二21。
待处理污水储存在进水箱1内，通过计量泵2的作用，从人工快速渗滤一室3底部的进水口4泵入污水，水力负荷为1.0m/d，污水自下而上依次进入碎石区一5、填料区一6、碎石区二7、集水区8，集水区8的出水从出水口一9进入人工快速渗滤二室10。
采用的布水方式为进水、落干交替进行，具体方式为：打开电磁阀12，进水30min，再关闭电磁阀12，落干30min，循环此操作。
从喷洒器11出来的污水自上而下依次进入人工快速渗滤二室10的碎石区三15、填料区二17、填料区三19、碎石区四20，再从人工快速渗滤二室10底部的出水口二22沿管道进入出水箱23。
运行150天，每2天检测1次水质。水质指标CODcr浓度的检测采用重铬酸钾法，BOD5浓度的检测采用稀释与接种法、NH3-H浓度的检测采用钠氏试剂分光光度法、TN浓度的检测采用碱性过硫酸钾-消解紫外分光光度法、TP浓度的检测采用钼酸铵分光光度法、pH的检测采用玻璃电极法。运行结果表明，污水采用本实用新型处理后，出水的CODcr、BOD5、NH3-H、TN、TP浓度分别为20.6～25.3mg/L、3.1～5.7mg/L、0.3～1.2mg/L、2.5～8.6mg/L、0.08～0.23mg/L，平均去除率均在90％以上，pH值为7.2～8.4，上述水质指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准，同时各项指标均优于《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/2311-2016)标准，即：CODcr≤30mg/L，BOD5≤6mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L。
总体而言，本实用新型不仅有效解决了传统人工快速渗滤污水净化系统脱氮除磷效率低的问题，而且具有占地面积小、工艺流程简、处理效果好、运行能耗低等优点，实用价值高，可进一步丰富和发展污水处理工艺的类型，为污水处理领域提供一种新的选择，值得业内推广。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：包括进水箱(1)、人工快速渗滤一室(3)、人工快速渗滤二室(10)以及出水箱(23)，所述进水箱(1)通过管道与人工快速渗滤一室(3)的底部相连通，所述出水箱(23)通过管道与人工快速渗滤二室(10)的底部相连通；
所述人工快速渗滤一室(3)自下而上依次设置碎石区一(5)、填料区一(6)、碎石区二(7)、集水区(8)，所述人工快速渗滤二室(10)自上而下依次设置布水区(14)、碎石区三(15)、填料区二(17)、填料区三(19)、碎石区四(20)，且所述集水区(8)和布水区(14)之间相连通；
待处理污水从进水箱(1)通过管道依次进入碎石区一(5)、填料区一(6)、碎石区二(7)、集水区(8)，再由集水区(8)依次进入布水区(14)、碎石区三(15)、填料区二(17)、填料区三(19)、碎石区四(20)，最后通过管道流入出水箱(23)。
2.根据权利要求1所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述碎石区一(5)、填料区一(6)、碎石区二(7)和集水区(8)的体积比为1：(15～25)：1：(6～10)。
3.根据权利要求2所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述碎石区一(5)、碎石区二(7)均采用粒径为10～25mm的碎石进行填充，所述填料区一(6)采用粒径为0.1～0.2mm的细河砂填充，所述集水区(8)不做任何填充。
4.根据权利要求1所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述布水区(14)、碎石区三(15)、填料区二(17)、填料区三(19)、碎石区四(20)的体积比为(6～10)：1：(7.5～12.5)：(7.5～12.5)：1。
5.根据权利要求4所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述布水区(14)不做任何填充，所述碎石区三(15)、碎石区四(20)均采用粒径为5～10mm的碎石进行填充，所述填料区二(17)采用粒径分别为0.5～1.0mm、1.0～2.0mm的粗河砂、陶粒混合均匀后进行填充，所述填料区三(19)采用粒径分别为0.1～0.2mm、0.5～100μm的细河砂、铁粉混合均匀后进行填充。
6.根据权利要求1所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述填料区二(17)内放置若干条蚯蚓，所述碎石区三(15)与填料区二(17)之间设置有筛网(16)，填料区二(17)与填料区三(19)之间设置有滤布一(18)，以防止蚯蚓从填料区二(17)进入碎石区三(15)或填料区三(19)。
7.根据权利要求1-6任一所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述人工快速渗滤一室(3)、人工快速渗滤二室(10)并立设置，人工快速渗滤一室(3)的集水区(8)和人工快速渗滤二室(10)的布水区(14)之间设置出水口一(9)，所述人工快速渗滤二室(10)的布水区(14)设置有喷洒器(11)，所述出水口一(9)与喷洒器(11)之间通过管道连通，连通的管道上连接有电磁阀(12)，电磁阀(12)上连接有继电器(13)。
8.根据权利要求1-6任一所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述人工快速渗滤一室(3)底部设置有进水口(4)，所述进水箱(1)通过管道与进水口(4)相连通，连通的管道上连接有计量泵(2)。
9.根据权利要求1-6任一所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述人工快速渗滤二室(10)底部设置有出水口二(22)，所述出水口二(22)通过管道与出水箱(23)相连通。
10.根据权利要求9所述的双室人工快速渗滤污水净化系统，其特征在于：所述碎石区四(20)与出水口二(22)之间设置有滤布二(21)，防止滤料随水流出。
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|---|---|---|---|---|
| CN111777265A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-16 | 华中科技大学 | 一种间歇性曝气好氧/缺氧（o/a）式人工快速渗滤装置 |
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